JP2000178034A - ガラス鋳型用の離型コ―ティング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス成形鋳型用のコーティングが、滑動し
及び離型させる能力をもたらし、従来のスワビング、ス
ーティング及び塗布潤滑剤技術の不都合を除去すること
を目的とする。 【解決手段】 炭化クロム、炭化タングステン、炭化ハ
フニウム、炭化ニオブ、耐熱性炭化金属から選択された
炭化金属及びニッケル、コバルト、鉄、クロム、これら
の合金からなるグループから選択される金属結合剤を含
むガラス生成物の製造に利用されるガラス鋳型用の離型
コーティングを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス生成物製造
鋳型からの産物の離型性をもたらすコーティングに関す
るものである。特に、本発明は、スワビング（swabbin
g）の必要がなく金属鋳型からのガラス生成物の離型性
をもたらす炭化クロムコーティングに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】約１０００〜１１５０℃の温度を有する
のが典型例である溶融ガラスを、ボトル及び壺のような
ガラス包装容器の製造プロセス中で、鋳型（ブランク及
び吹込成形）及びプランジャー（これは、鋳型中の溶融
ガラスに圧力を加えるために用いられる。）の他に、ス
コップ、トラフ、デフレクター等のような種々の金属構
成部品と接触し及びこれらを用いて処理する。これらの
部品は、個々のセクションの機械への輸送システムとし
て働く。これらの部品と溶融ガラスとの接触はとても短
い（例えば、溶融ガラスの液滴の速度は、デフレクター
の出口において約６ｍ／秒であり、鋳型自体における溶
融ガラスの液滴の滞留時間は標準２５ｃｌビールボトル
につき１秒間である。）が、溶融ガラスに接触する金属
構成部品の温度は非常に上昇する。例えば、鋳型の内部
表面は、処理中に約５５０℃〜６５０℃に上昇する。か
なりの酸化が、これらの温度で鋳鉄からなる鋳型表面上
に発生して鋳型表面の品質に悪影響を及ぼす。引き続い
て、溶融ガラスと高温の金属構成部品との接触の性質
は、鋳型から出てくる最終ガラス生産物の品質をかなり
決定している。溶融ガラスと高温の鋳型表面との間のな
めらかな滑り相互作用が形成操作及び離型操作中に生じ
ない場合には、微少割れ並びに光学的及び幾何学的欠陥
がガラス生産物の表面上に発生する。ガラス生産物にお
けるいづれかの微少割れ又は欠陥が、圧力に対する抵抗
に重大な悪影響を及ぼしその生産物の突発的な破裂の原
因となるかもしれない。

【０００３】ガラス生産物が製造用鋳型に固着すること
を防止し及びガラスが鋳型中を容易に滑るのを確実なら
しめるための従来技術は、「スワビング」と商業上呼ば
れる手作業で行う潤滑剤の塗布を含む。スワビングによ
り鋳型に適用される離型用の物質は、グラファイトグリ
ースであるのが普通である。通常の慣行は、製造の約２
０分毎にこのグリースを用いて鋳型を滑らかにすること
を必要とする。そのプロセスは、オペレータ又は環境に
とって優しいものとはとてもいえるものではない。その
理由は、スワビングを行うことは身体的に危険であり、
煙及び臭いガスが使用中に発生するからである。

【０００４】鋳型に潤滑剤を塗布する他の技術には、
「スーティング」(sooting)と呼ばれるものがある。こ
の操作においては、グラファイトグリースを鋳型表面に
手作業で塗布する代わりに、グラファイトを含んだ煤を
発生する手段としてアセチレンのクラッキングを用い
る。この煤は、ボトル鋳型が成形されたガラス製品を離
型するために開口しているので、ボトル鋳型の内部表面
に自動的に付着する。スーティングは、標準鋳型装置に
アセチレン、酸素等の改善を施すことを必要とし、及び
均一なスーティングによる潤滑剤の塗布は大きな鋳型装
置では達成が困難である。

【０００５】鋳型表面に潤滑剤を塗布する他の方法は、
グラファイトを基剤とする固体フィルム潤滑剤を用いて
鋳型に塗布することである。これらの塗料は、高分子結
合剤にグラファイトを含むのが普通であり、実際には使
用後は数時間約２００〜３００℃で加熱しなければなら
ない。最良の市販の固体フィルム潤滑剤でさえも耐久性
が、製造時間である約１２時間には及ばないということ
が難点である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のスワ
ビング、スーティング及び塗布潤滑技術の不都合を生ず
ることなくガラス成形鋳型用のコーティングが、滑動及
び離型性をもたらすことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭化クロム、
炭化タングステン、炭化ハフニウム、炭化ニオブ、耐熱
性炭化金属から選択された炭化金属及びニッケル、コバ
ルト、鉄、クロム、これらの合金からなるグループから
選択される金属結合剤を含むガラス生成物の製造に利用
される鋳型用の離型コーティングを提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のコーティングは、炭化ク
ロム、炭化タングステン、炭化ハフニウム、炭化ニオ
ブ、耐熱性炭化金属等から選択された炭化金属物質を含
む。炭化金属は、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、こ
れらの合金等からなる群より選択される金属結合剤と組
み合わせてもよい。好ましいコーティング物質は、炭化
クロム（例えば、Ｃｒ₃Ｃ₂、Ｃｒ₇Ｃ₃、Ｃｒ₂₃Ｃ₆、
等）である。

【０００９】重量パーセントで炭化クロムが６０〜９０
％、ニッケルクロムが１０〜４０％の組成であることを
特徴とする金属結合剤を用いた炭化クロムが特に好まし
い。コーティングが重量パーセントで炭化クロム８０
％、ニッケルクロム２０％の組成であることを特徴とす
る金属結合剤を用いた炭化クロムであることが最も好ま
しい。重量パーセントで８０（９２Ｃｒ−８Ｃ）＋２０
（８０Ｎｉ−２０Ｃｒ）の組成であることを特徴とする
金属結合剤を用いた炭化クロムがとりわけ好ましい。コ
ーティング物質は、従来の任意の熱溶射技術を用いてガ
ラス成形鋳型に適用してもよい。典型的な熱溶射技術に
は、デトネーションガン（Ｄ−Ｇｕｎ（登録商標）又は
スーパーＤ−Ｇｕｎ（登録商標）プロセス）、ハイベロ
シティーオキシ−ヒューエル（ＨＶＯＦ）及びプラズマ
アークを含む。熱溶射技術は、約５００ｍ／秒よりも速
い粒子速度を特徴とすることが好ましい。炭化クロムコ
ーティング剤を適用したより好ましい技術は、デトネー
ションガン（Ｄ−Ｇｕｎ（登録商標）又はスーパーＤ−
Ｇｕｎ（登録商標））によるものであって約７００ｍ／
秒よりも速い粒子速度を特徴とするものである。コーテ
ィングの好ましい厚さは、約３０μｍから約１００μｍ
の範囲である。最も好ましいコーティングの厚さは、約
４０μｍである。炭化金属コーティングの表面立体構造
が約３．０μｍから約４．０μｍの範囲のＲａ値である
ことを特徴とするものであることが好ましい。Ｒａ値
が、約３．２μｍから約３．７μｍのものであることが
最も好ましい。

【００１０】炭化クロムコーティングは、鋳型の内部表
面（典型的な鋳鉄からなる）よりも酸化に対する抵抗が
ずっと強い表面を提供する。鋳鉄は、５５０℃で速やか
に酸化されて厚い（数μｍ）酸化層を形成する。炭化ク
ロムコーティングは、約数ナノメーターの程度にしか酸
化されない。さらにコーティングの硬さは、５５０℃の
場合と同様に室温でも鋳鉄を上回り、その表面は、特に
エッジにおいて改善された機械的挙動をとることを特徴
とする。

【００１１】

【実施例】以下の具体例は、本発明をさらに記載するた
めに提供されるものである。具体例は、本質的に例示す
ることを意図したものであり、本発明の範囲を限定する
ものと解釈されるべきではない。

【００１２】例１ 本発明によれば、鋳鉄である模擬ガラスボトル鋳型の内
部表面に、次式の組成： ８０（９２Ｃｒ−８Ｃ）＋２０（８０Ｎｉ−２０Ｃｒ） を有する炭化クロムを約４０μｍの厚さに被覆した。こ
のとき、Ｄ−Ｇｕｎコーティング塗布技術を用いた。

【００１３】次いで、被覆した鋳型を、商業的製造での
ガラス成形効能について試験した。この試験は、実験室
試験硬化で鋳型を操作してガラスの流れ及び固着の性能
を観察することにより行った。コーティングの表面立体
構造が、ガラス製造条件下でコーティングされた鋳型の
実効的性能に大きな影響を及ぼすことが注目された。粗
さについて工業上規定される主パラメータは、ＡＳＭＥ
Ｂ４６．１で定義されている粗さ平均Ｒａである。Ｒ
ａは、コーティング表面における山（頂部）と谷（底
部）との間の平均差をミクロメーター（μｍ）で示した
ものである。３．５３７μｍのＲａ値を特徴とする鋳型
表面は、鋳型表面になんらグリースを適用する必要なく
好都合なガラスボトル製造運転を１１０時間実施するこ
とができた。２．６０１μｍという測定したＲａ値を有
する「より滑らかな」表面と同様に、「より粗い」表面
を有する同じ鋳型は、鋳型表面へガラスが固着して不満
足な働きをした。

【００１４】例２ 本発明によれば鋳鉄である製品ガラスボトル鋳型の内部
表面に、次式の組成： ８０（９２Ｃｒ−８Ｃ）＋２０（８０Ｎｉ−２０Ｃｒ） を有する炭化クロムを約４０μｍの厚さに被覆した。こ
のとき、Ｄ−Ｇｕｎコーティング塗布技術を用いた。

【００１５】次いで、被覆した鋳型を、商業的製造での
ガラス成形の効能について試験した。この試験は、鋳型
を操作してガラスの流れ及び固着の性能を観察すること
により行った。コーティングの表面微立体構造が、ガラ
ス製造条件下でコーティングされた鋳型の実効的性能に
大きな影響を及ぼすことが注目された。初期の鋳型表面
は、約３．２μｍのＲａ値を特徴とし、鋳型表面になん
らグリースを使用する必要がなく好都合なガラスボトル
製造運転を約１２週間もたらした。最終的には、コーテ
ィングされた鋳型は、すり減りより滑らかな表面になっ
て、表面のＲａ値は約１．７μｍとなった。この鋳型に
より実施したところ、ガラスが鋳型表面に固着して不満
足な働きをした。

【００１６】例は、本発明の離型コーティングを内部の
鋳型表面に直接に適用することを立証するものである。
別の方法として、下塗を、離型コーティングの適用前に
ガラス形成鋳型の表面に適用するようにしてもよい。適
当な下塗は、ニッケル、ニッケルクロム、ニッケルアル
ミニウム等のような物質の金属による下塗であってもよ
い。開示された具体例の種々の他の改変は、本発明の他
の具体例同様、この記述を参照した際に当該技術分野の
当業者にとっては明らかなものとなるものと思う。又
は、そのような改変は、添付した特許請求の範囲で定義
される発明の精神及び範囲から離れることなくなし得る
ことができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化クロム、炭化タングステン、炭化ハ
   フニウム、炭化ニオブ、耐熱性炭化金属からなる群より
   選択された炭化金属及びニッケル、コバルト、鉄、クロ
   ム、これらの合金からなる群より選択される金属結合剤
   を含むガラス生成物の製造に利用される鋳型用の離型コ
   ーティング。
2. 【請求項２】 前記コーティング剤が重量パーセントで
   ６０〜９０％の炭化クロム及び１０〜４０％のニッケル
   クロムの組成を有する請求項１のコーティング。
3. 【請求項３】 デトネーションガン技術により３０μｍ
   〜１００μｍの厚さに適用される８０（９２Ｃｒ−８
   Ｃ）＋２０（８０Ｎｉ−２０Ｃｒ）の組成を有する炭化
   クロムを含むガラス生成物の製造に利用される請求項１
   の鋳型用の離型コーティング。